克什克腾旗草原植被遥感监测方法

范雪松 翟志军 姚淑珍 航盖

在克什克腾旗草原植被牧草监测方法的基础上，提出遥感监测在草原植被监测上的应用，通过对比以往的监测方法，遥感监测可以通过遥感图像进行大面积监测，在精度和尺度上都有大幅提升，具体介绍了遥感技术在草原植被监测上的方法，通过ArcGIS软件对遥感数据进行分析，更好进行植被监测。

草原植被是指覆盖于地面表层的植物群落总和，其中包括草地、灌木、森林、农作物等。草原植被是整个生态系统中重要的组成部分，植被覆盖于地表，它把土壤、水体、大气圈层紧密联系在一起，草原植被自身脆弱，恢复周期长，如果受到破坏，那不仅会打破生态系统的平衡，同时也会威胁到人类的生存环境。

草原植被遥感监测是利用3S技术，即RS（遥感）、GIS（地理信息系统）、GPS（全球定位系统），结合地面调查结果而实现对草原植被的监测。草原植被遥感监测内容主要包括草原植被长势、草原植被生物量监测等内容。随着3S技术的发展与成熟，特别是对地观测技术的迅速发展，高空间与时间分辨率卫星遥感数据获取技术的不断完善，草原植被遥感监测也迅速发展。再加之畜牧业生产可持续稳定发展需求的推动，使得近几年我国利用遥感技术对草原植被、草原灾害等的监测手段得到了长足发展。我国是草原大国，有天然草地近3.9亿hm2，占国土总面积的41.41%，但北方草原90%已经或正在退化，成为我国最严重的生态环境问题。草原植被的宏观遥感监测是快速、准确了解草原状况，实现对草原科学管理和保护的重要依据。

遥感是通过非直接接触，远距离感知物体的一种技术手段。遥感技术获取某一地区的植被信息，是一种新型有效的监测手段。传统的植被监测通常采用野外目视观察法，该方法虽然简单，但是费时费力，不易于长期监测，而且监测范围有限，特别是在克什克腾旗境内，地形复杂多样，一些人工无法到达的地段无法监测，形成监测盲区，造成监测结果缺失，相比较遥感监测，遥感监测具有范围广的特点。

一、遥感监测技术的应用

（一）遥感数据预处理

遥感监测草原植被是根据草原植被光谱特性决定的，植物中的叶绿素可以吸收可见光，其中对红光波段具有强吸收性，而对近红外波段具有高反射性，通过对这些波段的组合分析，可以较好的区分植被和非植被信息，其中归一化植被指数（NDVI）是最常用的植被指数，可以较好的反映植被生长状况，表示为NDVI=（ρNIR-ρR）/（ρNIR+ρR），ρR為可见光敏感波段反射率，ρNIR为近红外敏感波段反射率。

利用草原植被生长期各个月份的遥感数据，包括MODIS、NOAA18数据，通过图像解译、投影等程序，选取图像质量好图像，把一个月内的图像进行NDVI指数计算，然后用最大值合成，得到一个月内的合成图像，可以使图像达到最优，利用ArcGIS软件进行处理。

（二）NDVI指数计算

植被归一化指数可以反映植被长势的优劣，通常NDVI指数越大，植被长势越好，反之NDVI指数越小，则植被长势不好。通过利用smart软件进行NDVI指数计算，合成最大值，可以消除遥感图像的缺失等不利因素，最终形成最优图像数据。

（三）ArcGIS软件分析

利用ArcGIS软件打开合成好的遥感数据，把不需要的地方剔除，得到分析样地，把图像进行拉伸分类，用栅格计算器计算当月与过往月份的差值，然后进行滤波，这样可以模糊局部，突出重点。接着进行重分类，把栅格数据转换为矢量数据，计算面积，得到植被长势变化情况。

（四）植被长势等级划分

对监测时期和去年同一时期的植被长势差值的计算，根据指数大小进行等级划分，具体方法如下。

T=NDVIj-NDVIq

式中T表示草原植被长势指数，NDVIj为监测时段植被指数，NDVIq为去年同一时期植被指数。为了更清晰的对植被长势进行区分，根据T值得大小，将图像分为6个等级，依次为差、较差、持平、较好、好、很好，色标也依据植被等级划分标准而定

二、结果分析

与牧草监测相比，遥感监测更能从大尺度上对草原植被进行分析，可以得到生长季内草原植被生长情况，植被增减都有了定量的数据，大大减少了误差。为更好地监测草原植被提供了数据支撑。但是，克什克腾旗境内，草原植被丰富，无法做到二级或者三级分类。

总之，克旗草原植被监测由以前牧草监测转变为遥感监测，在监测结果和花费上都取得很大进步，克什克腾旗草原植被监测可以从大范围监测，得到的遥感影像更加直观的反映植被生长状况，特别是对于克什克腾旗复杂多样的地理环境，遥感监测填补了对于一些地区的监测盲区，对单一的牧草监测，起到了补充作用。

（作者单位：025350内蒙古自治区克什克腾旗气象局）